Vật lý 10 nâng cao - ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (2 tiết) ppsx

ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
(2 tiết)

A. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Hiểu được nội năng của khí lý tưởng chỉ bao gồm tổng động năng
chuyển động nhiệt của các phân tử trong khí đó. Như vậy nội năng
của khí lý tưởng chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Biết được công thức tính công của khí lý tưởng.
- Biết cách vận dụng nguyên lý I vào các quá trình của khí lý tưởng.
2. Kỹ năng
- Đoán biết công mà khí thực hiện trong một quá trình qua diện tích
trên độ thị (p,V) ứng với quá trình đó.
- Biết tính cộng mà khí thực hiện, tính nhiệt lượng trao đổi và tính độ
biến thiên nội năng trong một số quá trình của khí lý tưởng.



B. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Bảng tổng hợp các hệ thức tính công, nhiệt lượng và biến thiên nội
năng trong một số quá trình của khí lý tưởng (SGV). Chú ý : Nhiệt
dung riêng của chất có giá trị khác nhau tùy theo quá trình đẳng tích
hay đẳng áp.
- Một số bài tập sau bài và trong SBT.
2. Học sinh
- Ôn lại các công thức tính công và nhiệt lượng.

C. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1 (………phút) : KIỂM TRA BÀI CŨ

- Nội năng là gì? Các cách làm biến đổi nội năng của hệ.
- Phát biểu nguyên lý I nhiệt động lực hoc.
- Giải một bài tập nhỏ.

Hoạt động 2 (………phút) : NỘI NĂNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG
Hoạt động của GV Hoạt động dự kiến Nội dung chính của bài
của HS
© Nêu khái niệm của
khí lý tưởng?
© Vậy nội năng của khí
lý tưởng phụ thuộc vào
yếu tố nào?



- Yêu cầu HS đọc phần
1b) để tìm công của khí
lý tưởng.
- Yêu cầu HS đọc phần
1c) để tìm công và biểu
thị công đó trên đồ thị
(p,V)


- Nêu khái niệm.

- trả lời : chỉ còn phụ
thuộc vào nhiệt độ.

- Đọc SGK và tìm ra
công thức.

- tìm và phân tích.







1. Nội năng và công của khí lý
tưởng
a) Nội năng của khí lý tưởng
Nội năng của khí lý tưởng chỉ
bao gồm tổng động năng của
chuyển động hỗn loạn của các
phân tử khí, nên nội năng của khí
lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt
độ của khí : U = f(T)

b) Công thức tính công của khí lý
tưởng
Khi dãn nở đẳng áp, khí đã thực
hiện một công:
A’ = p.V = p(V
2
–

V
1
)
Một cách khác, có thể nói khí
nhận được một công : – A = A’
c) Biểu thị công trên hệ tọa độ p-V
V
1

V
2

V

p
1

p
2

p

N

M

A’

O

Khi cho khí dãn nở từ thể tích V
1

đến V
2
, áp suất giảm từ p
1
đến p
2

(từ M N) thì công do khí sinh ra
được biểu thị bằng diện tích hình
thang cong MNV
2
V
1
M.
A = S
MNV2V1M


Hoạt động 3 (……phút) : ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I NĐLH CHO
CÁC QUÁ TRÌNH.
Hoạt động của GV Hoạt động dự kiến
của HS
Nội dung chính của bài
- yêu cầu HS đọc SGK

phần 2 và rút ra các kết
luận cho từng quá trình.








- Quá trình đẳng tích :

V = 0  A = 0
 Q = U




2. Áp dụng nguyên lý I cho các
quá trình của khí lý tưởng
a) Quá trình đẳng tích (V =
const)
V = 0  A = 0
 Q = U
Vậy, trong quá trình
đẳng tích, nhiệt
lượng mà khí nhận
V
1

V

p
1

p
2

p
O

(2)

(1)

- Quá trình đẳng áp
A = pV (V
2
> V
1
)
Q = U + A’










- Quá trình đẳng nhiệt
T = const  U = 0
 Q = –A = A’

được chỉ dùng để làm
tăng nội năng của
khí.

b) Quá trình đẳng áp (p = const)
A = –A’
= – p(V
2
– V
1
)

(V
2
> V
1
)
A’ : công mà khí
sinh ra
Q = U + A’

Trong quá trình đẳng áp, một
phần nhiệt lượng mà khí nhận
được dùng để làm tăng nội năng
của khí, phần còn lại chuyển
thành công mà khí sinh ra.

c) Quá trình đẳng nhiệt (T =
V
1

V

p

1

p

O

(2)

(1)

V
2

A
’

V
1

V
2

V

p
1

p
2

p
(2)
(1)
A’

O











- Chu trình
U = 0
 Q = (–A) = A’

const)


T = const  U =
0
 Q = –A = A’

Trong quá trình đẳng nhiệt,
toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận
được chuyển hết sang công mà
khí sinh ra.

d) Chu trình
Chu trình là một quá trình mà
trạng thái cuối của nó trùng với
trạng thái đầu.

U = 0
 Q = (–A)
= A’





Tổng đại số nhiệt lượng mà hệ
nhận được trong cả chu trình
chuyển hết sang công mà hệ sinh
ra trong chu trình đó.
Chiều diễn biến chu trình cùng
chiều kim đồng hồ thì khí thực
hiện công và ngược lại.

Hoạt động 4 (……phút) : BÀI TẬP VẬN DỤNG
Hoạt động của GV Hoạt động dự kiến Nội dung chính của bài

của HS
- Yêu cầu HS đọc đề bài
SGK trang 297 và tóm
tắt bài toán.















- Hướng dẫn HS dựa
- Đọc bài và tóm tắt.
* Tóm tắt
n = 1,4 mol
(1) : T
1
= 300K
p
1
, V
1

(2) : T
2
= 350K
p
1
= p
2
, V
2

Q = 1000J
(3) : T
3
= T
1

p
3
, V
3
= V
2

(4)  (1)
a) Vẽ đồ thị p-V
b) Tính công khí thực
hiện trong qt p = const

c) Tính U trong mỗi
qt.

d) Tính Q trong qt
đẳng tích

3. Bài tập vận dụng
a)
(1)(2) : quá trình đẳng áp,
(2)(3) : quá trình đẳng tích,
(3)(1) : quá trình đẳng nhiệt.














V
1

V
2

V

p
1

p
2

p

(2)
(1)
O

(3)
300K

300K

3
5
0
K

vào các kiến thức đã học
: phương trình trạng thái
khí lý tưởng, áp dụng
nguyên lý I NĐLH vào
các quá trình.

b) Công khí thực hiện trong quá
trình đẳng áp
Ta có A’ = p
1
.V = p
1
(V
2
– V
1
)
Mặt khác từ phương trình trạng
thái
p
1
.V
1
= nRT
1

p
2
.V
2
= nRT
2

Suy ra A’ = nR(T
1
– T
2
)
= 1,4  8,31  (350 –
300)
= 581,7 (J)

c) Tính độ biến thiên nội năng của
mỗi quá trình.
- Quá trình đẳng áp (1)(2)
U = Q + A = Q – A’
U = 1000 – 581,7 = 418,3 (J)
- Quá trình đẳng tích (2)(3)
V
2
= V
3
 V = 0  A = 0
Nhiệt độ giảm nên nội năng
giảm
U = – 418,3 (J)
- Quá trình đẳng nhiệt (3)(1)
U = 0

d) Áp dụng nguyên lý I NĐLH cho
quá trình đẳng tích (2)(3)
U = Q + A
Ta có A = 0 và U = – 418,3 J

Vậy Q = – 418,3 J
Như vậy khí nhả ra nhiệt lượng
418,3 J.


D. CỦNG CỐ
- Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 trang 254 SGK.
- Giải bài tập 1,2,3,4.